Oeuf qui flotte

De Wikidebrouillard.

Sommaire 1 Matériel 2 L'expérience 2.1 En vidéo 2.2 La manipulation 2.3 Que voit-on ? 3 Explication 4 Questions sans réponses 5 Concepts scientifiques associés 6 Application : Liens avec le quotidien 7 Liens avec d'autres expériences

Matériel

• Un œuf
• Du gros sel
• Une bouteille vide
• De l’eau
• Une cuillère à soupe
• Un couteau

L'expérience

En vidéo

<googlevideo>5716343385412824499</googlevideo> <googlevideo>4920648046148159596</googlevideo> 

La manipulation

• Remplir à moitié un récipient d’eau.
• Mettre un œuf dedans.
• Rajouter de l’eau saturée en sel dans le même récipient.

Que voit-on ?

Lorsque l’œuf est mis dans le récipient d’eau, il coule. Quand l’eau saturée en sel est injectée dans le récipient, il se met à flotter à partir d’une certaine quantité d’eau saturée en sel.

Explication

Un œuf comestible est plongé dans un récipient d’eau, il coule, cela est dû au fait que sa densité soit plus forte que celle de l’eau. Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte que celle de l’œuf. De faite, l’œuf se met à flotter

Questions sans réponses

Ici je met les questions soulevée par l'expérience qui n'ont pas trouvée de réponses !!

Concepts scientifiques associés

L’œuf subit deux forces, la gravitation et la poussée d’Archimède :

Le poids qui est la force gravitationnelle :

<math> \vec P = m_{0}.\vec G = \rho_{0}.V_{0}.\vec G </math>

P est la valeur de la force gravitationnelle, elle s’exprime en Newton (N). Mo est la masse de l’œuf, elle s’exprime en kilogramme (kg). ρo est la masse volumique de l’œuf en kg/m³. Vo est le volume de l’œuf en m³. G est la gravité, elle s’exprime en kg/N ou en m/s² et elle vaut 9,8 N/kg

La poussée d’Archimède :

F ⃗_a=-ρ∙V_o∙G ⃗ <math> \vec F_{a] = -\rho.V_{0}.\vec G </math>

Fa est la valeur de la poussée d’Archimède en N. G est la gravité. Vo est le volume de l’œuf, il s’exprime en m3. ρ est la masse volumique de la du liquide dans le récipient, elle s’exprime en kg.m-3.

A partir de ces deux forces, plusieurs cas se présentent.

• Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :

Si l’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.

<math>

\vec P + \vec (F_a)
m_{0}  G > \rho V_{0} G
m_{0} > \rho V_{0}
\frac {m_{0}}{V_{0}} > \rho
\rho_{0} > \rho

</math>

A travers ces équations, on parvient à démontrer qu’il y a un lien étroit entre la poussée d’Archimède et les masses volumiques de l’œuf et de l’eau. Ici, l’œuf coule car sa masse volumique est plus forte que celle de l’eau.

• Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.

L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal. La masse volumique du sel est de 2200 kg.m-3, soit, supérieure à celle de l’eau qui est de 1000 kg.m-3 et qui est elle-même inferieure à celle de l’œuf. Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont sa masse volumique appelée ρs varie en fonction de la quantité de sel. Plus on met du sel dans cette solution, plus la masse volumique ρs augmente. Il arrive un moment où la masse volumique ρs devient supérieure à la masse volumique de l’œuf ρo,et l’œuf se met à flotter dans la solution.

ρ_o<ρ_s

m_o/V_o <ρ_s m_0<ρ_s∙V_o m_0∙G<ρ_s∙V_o∙G P<F_a <math> \rho_{0} < \rho_{s} \frac {m_{0}}{>V_{0}} < \rho_{s} m_{0} < \rho{s} V_{0} m_{0}G < \rho_{s}V_{0}G \| P \| < \| F_{a} \| </math>

Voici la démonstration, la masse volumique de la solution eau-sel est supérieure à celle de l’œuf, de fait, De ce fait, la poussée d’Archimède est supérieure au poids de l’œuf qui se met donc à flotter dans le bocal.

• Troisième cas : l’œuf reste en sustentation dans la solution :

Si la quantité de sel est dosée de manière à ce que la masse volumique ρs soit égale à la masse volumique de l’œuf ρo, alors le poids et la poussée d’archimède Archimède se compense. Ainsi l’œuf peut rester en sustentation dans la solution.

<math> \rho_{0}=\rho_{s} \| \vec P \| = \| \vec F_{a} <math>

Concepts scientifiques associés

La relation fondamentale de la dynamique

Application : lien avec le quotidien

La flottaison des bateaux Fonctionnement du sous marin

Liens avec d’autres expériences

<math></math>

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